DE102019200995A1

DE102019200995A1 - Anordnung zur Lagerung eines Aggregates in einem Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug mit einer derartigen Lagerungsanordnung

Info

Publication number: DE102019200995A1
Application number: DE102019200995.6A
Authority: DE
Inventors: Erik Fritzsche; Benjamin Kästner; Wolfram Halupka
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2020-07-30
Anticipated expiration: 2039-01-29
Also published as: DE102019200995B4

Abstract

Vorgeschlagen wird u.a. eine Anordnung zur Lagerung eines Aggregates (3) in einem Kraftfahrzeug (2), mit einem am Kraftfahrzeug (2) festgelegten oder festlegbaren Hilfsrahmen (1) und mit wenigstens einem elastischen Lager (4, 5). Das elastische Lager (4, 5) weist eine Innenhülse (7) und eine Außenhülse (8) aus einem Feststoff, eine Tragfeder (9) mit einer elastischen Schicht (10), welche Tragfeder (9) zwischen der Innenhülse (7) und der Außenhülse (8) angeordnet ist, sowie eine Anschlagscheibe (12) aus einem Feststoff auf. Letztere korrespondiert mit einem einenends an der elastischen Schicht (10) ausgebildeten Kragen (14). Das elastische Lager (4, 5) ist unter Vermittlung der Außenhülse (8) zumindest kraftschlüssig durch Presssitz von einer Lagerhülse (11) des Hilfsrahmen (1) aufgenommen. Ferner ist das elastische Lager (4, 5) unter Vermittlung der Anschlagscheibe (12) samt Innenhülse (7), mittels eines mechanischen Befestigungselements (13) kraftschlüssig mit dem Aggregat (3) verbunden. Vorteilhafte ist die Innenhülse (7) einstückig mit der Anschlagscheibe (12) ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung eines Aggregates in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 6 der Erfindung betrifft dieselbe ferner ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Lagerungsanordnung.
Die DE 10 2017 206 391 A1 offenbart ein Fahrzeug mit einer Karosserie-Tragstruktur und einem in derselben verbauten Hilfsrahmen, auf dem ein Antriebsaggregat, vorliegend ein Elektromotor, abgestützt ist. Zur Abstützung des Antriebsaggregats auf dem Hilfsrahmen sind eine Vierpunktlagerung ausbildende vordere, seitlich angeordnete Aggregatelager sowie hintere Aggregatelager vorgesehen. Die Aggregatelager sind im Wesentlichen baugleich aufgebaut und weisen eine zylindrische Lageraußenhülse sowie eine Lagerinnenhülse mit zwischengeordnetem Elastomerkörper auf. Zur Anbindung an das Aggregatelager weist eine zugeordnete Aggregatestütze einen Lagerzapfen auf, der in die Lagerinnenhülse eingesetzt ist. Die Lageraußenhülse ist in eine korrespondierende Lageraufnahme im Hilfsrahmen bzw. in der Karosserie-Tragstruktur eingepresst.
Aus der DE 1 935 289 U ist ein elastisches Lager eines Antriebsmotors von Kraftfahrzeugen bekannt, welches ein zylindrisches inneres Metallteil aufweist, das von einem Gummiringkörper umgeben ist, der seinerseits an seinem äußeren Umfang zwei metallene Halbschalen aufnimmt. Der Gummiringkörper ist sowohl mit dem inneren als auch mit den äußeren Metallteilen festhaftend verbunden. Um eine axiale Bewegung zu begrenzen, ist an einer der beiden Stirnseiten des inneren Metallteils eine Anschlagscheibe angeordnet, welche in das innere Metallteil eingenietet oder mittels einer Befestigungsschraube am inneren Metallteil festgelegt ist. Die Anschlagscheibe überdeckt dabei den Gummiringkörper im Bereich einer vorspringenden Wulst desselben.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine im Hinblick auf den Stand der Technik alternative Anordnung zur Lagerung eines Aggregates zu schaffen, welche insbesondere in Bezug auf Herstellung und Verbau der Anschlagscheibe vereinfacht ist. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Lagerungsanordnung zur Verfügung zu stellen.
Ausgehend von einer Anordnung zur Lagerung eines Aggregates in einem Kraftfahrzeug, mit einem am Kraftfahrzeug festgelegten oder festlegbaren Hilfsrahmen und mit wenigstens einem elastischen Lager, wobei das elastische Lager eine Innenhülse und eine Außenhülse aus einem Feststoff, eine Tragfeder mit einer elastischen Schicht, welche Tragfeder zwischen der Innenhülse und der Außenhülse angeordnet ist, sowie eine Anschlagscheibe aus einem Feststoff aufweist, welche mit einem einenends an der elastischen Schicht ausgebildeten Kragen korrespondiert, wobei das elastische Lager unter Vermittlung der Außenhülse zumindest kraftschlüssig durch Presssitz von einer Lagerhülse des Hilfsrahmens aufgenommen ist, und wobei das elastische Lager unter Vermittlung der Anschlagscheibe samt Innenhülse, mittels eines mechanischen Befestigungselements kraftschlüssig mit dem Aggregat verbunden ist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Innenhülse einstückig mit der Anschlagscheibe ausgebildet ist.
Eine derartige Lagerungsanordnung geht im Hinblick auf den Stand der Technik ( DE 1 935 289 U ) mit einem geringeren Herstellungs- und Montageaufwand einher, da durch die einstückige Ausbildung der Innenhülse samt Anschlagscheibe die Bauteileanzahl verringert ist. Darüber hinaus sind bezüglich des mechanischen Befestigungselementes, wie beispielsweise einer Befestigungsschraube, vorteilhaft geringere Schnittkräfte in der Verschraubung zu verzeichnen.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Danach ist bevorzugt vorgesehen, dass die Anschlagscheibe bauraumminimierend unmittelbar benachbart zum Aggregat angeordnet ist.
Gemäß einer praxisnahen Ausführungsform der Erfindung ist des Weiteren vorgesehen, dass die Innenhülse samt Anschlagscheibe durch ein Gussbauteil oder ein Fräsbauteil gebildet ist.
Bevorzugt bestehen dabei die Innenhülse samt Anschlagscheibe aus einem Metall oder einem Hartkunststoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff.
In Fortbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass im montierten Zustand des elastischen Lagers die größte radiale Erstreckung der Anschlagscheibe, der Tragfeder und der Außenhülse kleiner dem Innendurchmesser der das elastische Lager aufnehmenden Lagerhülse des Hilfsrahmens ist. Dies hat den Vorteil, dass die Montage des elastischen Lagers am Hilfsrahmen sowohl ergonomisch günstig bevorzugt von Hilfsrahmen-außen als auch alternativ von Hilfsrahmen-innen her ermöglicht ist. Darüber hinaus ist ein minimierter Materialbedarf einhergehend mit einer Gewichtsreduzierung zu verzeichnen.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer Lagerungsanordnung der vorbeschriebenen Art.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung soll die übliche Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs mit „-x“ („minus x“), die Richtung entgegen seiner üblichen Fahrtrichtung mit „+x“ („plus x“), ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach rechts gesehen mit „+y“, ausgehend von der üblichen Fahrtrichtung (-x) die Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung nach links gesehen mit „-y“, die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach oben gesehen mit „+z“, und die Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung nach unten gesehen mit „-z“ bezeichnet werden. Diese Bezeichnungsweise der Raumrichtungen in kartesischen Koordinaten entspricht dem in der Kraftfahrzeugindustrie allgemein verwendeten Koordinatensystem. Überdies werden Begriffe wie „vorne“, „hinten“, „oben“ „unten“ sowie Begriffe mit ähnlichem Bedeutungsinhalt einschließlich der Begriffe „rechts“ und „links“ in der Weise verwendet, wie sie zur Richtungsbezeichnung an einem Kraftfahrzeug üblicherweise gebraucht werden. Es zeigen:

1 äußerst schematisch eine gattungsgemäße Lagerungsanordnung in einer perspektivischen Aufsicht,
2 ein verbautes elastisches Lager nach dem Stand der Technik in einer Schnittdarstellung,
3 ein verbautes, erfindungsgemäß ausgebildetes elastisches Lager in einer Schnittdarstellung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung, und
4 ein verbautes, erfindungsgemäß ausgebildetes elastisches Lager in einer Schnittdarstellung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung.

1 zeigt äußerst schematisch einen Hilfsrahmen 1 eines im Detail nicht näher dargestellten, an sich bekannten Kraftfahrzeugs 2, an welchem Hilfsrahmen 1 ein Aggregat 3, beispielsweise ein Antriebsaggregat in Form eines Elektromotors, mittels lediglich beispielgebend drei elastischen Lagern 4, 5, 6 schwingungsdämpfend abgestützt ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind in Fahrzeuglängsrichtung (X-Richtung) gesehen, zwei vordere (4, 5) und ein hinteres elastisches Lager 6 vorgesehen. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf drei elastische Lager 6, sondern erfasst auch einen Hilfsrahmen 1 mit vier oder mehr elastischen Lagern 6 (nicht zeichnerisch dargestellt).
Zumindest die beiden vorderen elastischen Lager 4, 5 weisen wie in 2 gezeigt nach dem Stand der Technik eine Innenhülse 7 und eine Außenhülse 8 aus einem Feststoff auf. Gemäß dieser Ausführungsform besteht die Innenhülse 7 aus einem Metall, wogegen die Außenhülse 8 aus einem Hartkunststoff besteht.
Zwischen der Innenhülse 7 und der Außenhülse 8 ist eine Tragfeder 9 mit einer elastischen Schicht 10 angeordnet. Im Zusammenbau ist das betreffende elastische Lager 4, 5 unter Vermittlung der Außenhülse 8 zumindest kraftschlüssig durch Presssitz von einer Lagerhülse 11 des Hilfsrahmens 1 aufgenommen.
Darüber hinaus ist eine separat ausgebildete Anschlagscheibe 12 aus einem Feststoff, bevorzugt aus Metall vorgesehen, welche an einer hilfsrahmenaußenseitigen Stirnfläche der Innenhülse 7 mittels eines mechanischen Befestigungselements 13, vorliegend einer die Innenhülse 7 durchdringenden Befestigungsschraube festgelegt ist. Das Befestigungselement 13 dient gleichzeitig der Festlegung des Aggregats 3 am betreffenden elastischen Lager 4, 5.
Die Anschlagscheibe 12 korrespondiert mit einem einenends an der elastischen Schicht 10 ausgebildeten Kragen 14. Hierdurch ist ermöglicht, dass infolge erhöhter Relativbewegungen zwischen Hilfsrahmen 1 und Aggregat 3 die Anschlagscheibe 12 an besagtem Kragen 14 schwingungsdämpfend und geräuschmindernd anschlägt.
Die Montage des betreffenden elastischen Lagers 4, 5 nach dem Stand der Technik erfolgt derart, dass zunächst das elastische Lager 4, 5 ohne Anschlagscheibe 12 mittels eines an sich bekannten und demgemäß nicht zeichnerisch dargestellten Druckstempels entsprechend dem in 2 dargestellten Richtungspfeil 15 von Hilfsrahmen-außen her in die Lagerhülse 11 des Hilfsrahmens 1 eingepresst wird, bis ein an der Außenhülse 8 ausgebildeter Kragen 16 stirnseitig der Lagerhülse 11 an derselben anliegt. Im Anschluss daran werden mittels des Befestigungselements 13 die Anschlagscheibe 12 an der Innenhülse 7 und das elastische Lager 4 unter Vermittlung der Innenhülse 7 am Aggregat 3 befestigt. Das Befestigungselement 13 respektive die Befestigungsschraube durchsetzt dabei die Bohrung 17 der Innenhülse 7 und stützt sich einenendes mittels des Schraubenkopfes 18 an der Anschlagscheibe 12 und anderenends in einer Gewindebohrung 19 des Aggregats 3 bzw. eines Aggregategehäuses desselben ab.
Die in 3 gezeigte erste bevorzugte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäß ausgebildeten Lagerungsanordnung unterscheidet sich zum vorstehend beschriebenen Stand der Technik zunächst dadurch, dass die Anschlagscheibe 12 des elastischen Lagers 4, 5 einstückig mit der Innenhülse 7 ausgebildet ist, woraus Herstellungs-, Montage- und Materialeinsparungen resultieren. Bevorzugt handelt es sich hier um ein Gussbauteil oder ein Fräsbauteil aus einem Metall oder einem Hartkunststoff, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff.
Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf derartige Bauteile, sondern erfasst ein jedwedes denkbares Herstellungsverfahren zur Herstellung eines derartigen einstückigen Bauteils, welches sowohl die Funktion der Innenhülse 7 als auch der Anschlagscheibe 12 integral aufweist. So kann das Bauteil beispielsweise auch nach einem 3D-Druckverfahren hergestellt sein.
Darüber hinaus ist vorliegend die Anschlagscheibe 12 bauraumminimierend unmittelbar benachbart zum Aggregat 3 angeordnet. Ein zusätzlicher Bauraum für die Anschlagscheibe 12, wie er nach dem Stand der Technik (vgl. 2) erforderlich ist, ist vorteilhaft entbehrlich. Das elastische Lager 4, 5 baut demnach im Hinblick auf die Ausführungsform nach 2 in axialer Richtung desselben gesehen kürzer, woraus Material- und Gewichtseinsparungen resultieren.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist eine Montagerichtung gemäß dem Richtungspfeil 20 von Hilfsrahmen-innen nach Hilfsrahmen-außen vorgesehen. Die Außenhülse 8 weist insoweit im Unterschied zum Stand der Technik (vgl. 2) hilfsrahmeninnenseitig den Kragen 16 auf, der sich im montierten Zustand hilfsrahmeninnenseitig axial an der Lagerhülse 11 des Hilfsrahmens 1 abstützt. Gleichfalls hilfsrahmeninnenseitig ist der mit der Anschlagscheibe 11 korrespondierende Kragen 14 der elastischen Schicht 10 der Tragfeder 9 angeordnet.
Die in 4 gezeigte zweite Ausführungsvariante der Erfindung unterscheidet sich zur vorbeschriebenen ersten Ausführungsvariante nach 3 lediglich dadurch, dass im montierten Zustand des elastischen Lagers 4, 5 die größte radiale Erstreckung der Anschlagscheibe 12, der Tragfeder 9 und der Außenhülse 8 kleiner dem Innendurchmesser der das elastische Lager 4, 5 aufnehmenden Lagerhülse 11 des Hilfsrahmens 1 ist. Gemäß 4 wurde demnach insbesondere auf den Kragen 16 der Außenhülse 8 verzichtet. Wie bereits auch aus 3 ersichtlich, wurde darüber hinaus der Kragen 14 der elastischen Schicht 10 der Tragfeder 9 in radialer Richtung des elastischen Lagers 4, 5 gesehen derart geringer zum Stand der Technik (vgl. 2) dimensioniert, dass der Kragen 14 in radialer Richtung gesehen nicht in den Bereich der Lagerhülse 11 hineinreicht bzw. über dieselbe übersteht. Ebenso wurde auch die Anschlagscheibe 12 derart dimensioniert, dass dieselbe in radialer Richtung gesehen nicht in den Bereich der Lagerhülse 11 hineinreicht bzw. über dieselbe übersteht.
Diese Maßnahmen haben den Vorteil, dass es ermöglicht ist, trotz hilfsrahmeninnenseitig angeordneter Anschlagscheibe 12 das elastische Lager 4, 5 ergonomisch günstig von Hilfsrahmen-außen am Hilfsrahmen 1 zu befestigen, indem das elastische Lager 4, 5 von Hilfsrahmen-außen her sozusagen durchgepresst wird (vgl. 4, Richtungspfeil 21). Selbstverständlich ist alternativ auch hier die Möglichkeit gegeben, das elastische Lager 4, 5 von Hilfsrahmen-innen her am Hilfsrahmen 1 zu befestigen
Der besseren Übersichtlichkeit halber wurde in den 3 und 4 auf die Darstellung des mechanischen Befestigungselementes 13, vorliegend in Form einer Befestigungsschraube, verzichtet, welche nunmehr lediglich der Festlegung des Aggregats 3 am betreffenden elastischen Lager 4, 5 dient.
Bezugszeichenliste

1: Hilfsrahmen
2: Kraftfahrzeug
3: Aggregat
4: elastisches Lager
5: elastisches Lager
6: elastisches Lager
7: Innenhülse
8: Außenhülse
9: Tragfeder
10: elastische Schicht
11: Lagerhülse
12: Anschlagscheibe
13: Befestigungselement
14: Kragen (elastische Schicht 10)
15: Richtungspfeil
16: Kragen (Außenhülse 8)
17: Bohrung (Innenhülse 7)
18: Schraubenkopf
19: Gewindebohrung (Aggregat 3)
20: Richtungspfeil
21: Richtungspfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017206391 A1 [0002]
DE 1935289 U [0003, 0006]

Claims

Anordnung zur Lagerung eines Aggregates (3) in einem Kraftfahrzeug (2), mit einem am Kraftfahrzeug (2) festgelegten oder festlegbaren Hilfsrahmen (1) und mit wenigstens einem elastischen Lager (4, 5), wobei das elastische Lager (4, 5) eine Innenhülse (7) und eine Außenhülse (8) aus einem Feststoff, eine Tragfeder (9) mit einer elastischen Schicht (10), welche Tragfeder (9) zwischen der Innenhülse (7) und der Außenhülse (8) angeordnet ist, sowie eine Anschlagscheibe (12) aus einem Feststoff aufweist, welche mit einem einenends an der elastischen Schicht (10) ausgebildeten Kragen (14) korrespondiert, wobei das elastische Lager (4, 5) unter Vermittlung der Außenhülse (8) zumindest kraftschlüssig durch Presssitz von einer Lagerhülse (11) des Hilfsrahmen (1) aufgenommen ist, und wobei das elastische Lager (4, 5) unter Vermittlung der Anschlagscheibe (12) samt Innenhülse (7), mittels eines mechanischen Befestigungselements (13) kraftschlüssig mit dem Aggregat (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (7) einstückig mit der Anschlagscheibe (12) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagscheibe (12) unmittelbar benachbart zum Aggregat (3) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (7) samt Anschlagscheibe (12) durch ein Gussbauteil oder ein Fräsbauteil gebildet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (7) samt Anschlagscheibe (12) aus einem Metall oder einem Hartkunststoff besteht.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im montierten Zustand des elastischen Lagers (4, 5) die größte radiale Erstreckung der Anschlagscheibe (12), der Tragfeder (9) und der Außenhülse (8) kleiner dem Innendurchmesser der das elastische Lager (4, 5) aufnehmenden Lagerhülse (11) des Hilfsrahmens (1) ist.
Kraftfahrzeug (2), mit einer Lagerungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.